[發明專利]一種采用超材料的微波傳輸線電磁輻射屏蔽結構

在審

• 申請號: 202210028798.5
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN116470298A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 李艷祿;管政濤;王蒙軍;魏豪毅
• 申請（專利權）人: 宏啟勝精密電子（秦皇島）有限公司;鵬鼎控股（深圳）股份有限公司;河北工業大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00;H01Q15/00;H01P3/00;H05K9/00
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司 44334
• 代理人: 饒婕

本發明公開了一種采用超材料的微波傳輸線電磁輻射屏蔽結構。所設計的采用超材料的微波傳輸線電磁輻射屏蔽結構主要由從下至上的微波傳輸線、介質間隔層和超材料屏蔽層組成，微波傳輸線用于信號傳輸；超材料屏蔽層用于抑制微波傳輸線向空間輻射電磁波；介質間隔層位于兩者之間，用于金屬導體的隔離。本發明所采用的超材料電磁輻射抑制結構具有尺寸較小，結構簡單，易于加工，抑制頻段寬等特點，且作為吸收型輻射抑制方法，在不影響微波傳輸線傳輸性能的情況下可以有效降低電磁輻射干擾。

技術領域

本發明屬于電磁屏蔽技術領域，具體是一種采用超材料的微波傳輸線電磁輻射屏蔽結構。

背景技術

隨著移動通信技術的發展，通信速率不斷提高，目前5G毫米波技術已經在移動通信、醫療設備、軍工電子等領域得到廣泛應用。隨著設備工作頻率的提升，通信系統面臨的電磁輻射問題也愈加嚴重，電子系統中一個關鍵的部分是PCB，其承載著電子系統中大部分的電子元件，因此，PCB成為電磁輻射泄露的主要部分。微波信號在PCB中的傳輸主要是通過傳輸線完成的，隨著傳輸頻率的提升，傳輸線在傳輸高頻信號時感應出的等效回路電感及電容增大，因此很大一部分電磁能量被輻射到空間中，引起其他電子元件的異常，如果輻射能量達到一定程度，甚至會使整個電子系統崩潰。微波信號傳輸線一般具有寬頻帶的傳輸特性，因此其所產生的電磁輻射也同樣具有豐富的頻率分量，由于傳輸線一般用于PCB板間或PCB與芯片間的連接，因此其產生的電磁輻射對于系統中其他電子元器件具有廣泛的影響。現有的微波傳輸線電磁屏蔽技術一般為反射型結構，使用金屬過孔及金屬板來反射泄露的電磁波，這種方案不利于加工制造。一方面，反射型電磁屏蔽結構未能從根源上抑制電磁輻射，電磁波泄露風險依然存在。另一方面，這種反射型結構會引起電磁波在屏蔽腔體內反復振蕩干擾所傳輸的信號，影響微波信號的正常傳輸。因此，迫切需要設計一種對微波傳輸線傳輸性能影響較小的同時可有效抑制電磁輻射的屏蔽結構。

超材料是一種依據電磁理論設計出來的具有某種電響應或者磁響應的“特異”人工材料，通常由亞波長結構單元按周期或有規律的非周期的方式排列組合而成。其具有很多自然界材料不具備的特性，如負折射率、負介電常數以及負磁導率等。超材料單元通過諧振結構來實現對電磁波的調控和吸收，相較于傳統吸波材料，其厚度相對更薄且遠小于電磁波波長，且吸收帶寬更大，吸收頻率更高。因此，超材料在微波傳輸線電磁輻射屏蔽中具有良好的應用前景。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種采用超材料的微波傳輸線電磁輻射屏蔽結構。

本發明解決所述技術問題的技術方案是，設計了一種采用超材料的微波傳輸線電磁輻射屏蔽結構，包括下層微波傳輸線、中層介質間隔層和上層超材料屏蔽層；

所述下層微波傳輸線包含由下到上的三部分，分別為接地金屬導體背板、介質基板和共面波導結構；

所述中層介質間隔層包含一定厚度的絕緣介質基板；

所述上層超材料屏蔽層包含由下到上的三部分，分別為超材料表面圖案、介質基板、金屬導體背板。

進一步地，所述下層微波傳輸線中的共面波導結構沿x軸對稱，長度為L1＝10mm，中心信號線寬度為H＝0.12mm，兩側地線寬度為W＝0.19mm，地線與信號線的間隙為g＝0.25mm。

進一步地，所述上層超材料屏蔽層表面圖案部分由10個基本超材料圖案單元直接串聯組成，十個相同的單一圖案單元沿x構成周期排列。單一圖案單元由三個相互耦合的開口分裂方環構成，并且貼合在長度(沿x軸方向)和寬度(沿y軸方向)均為L2＝1mm的介質基板上，其中最外環的外環邊長為h1＝0.98mm，內環邊長為h2＝0.86mm，中間環的外環邊長為h3＝0.72mm，內環邊長為h4＝0.56mm，最內環的外環邊長為h5＝0.48mm，內環邊長為h6＝0.24mm。